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Le principe du béton précontraint
Le béton résistant mieux
en compression qu'en traction, le but de la précontrainte est
d'obtenir des pièces qui
ne travailleront qu'à la compression.
Les forces de traction engendrées par les charges appliquées à l'ouvrage viendront en déduction des forces de compression créées par la mise en tension des câbles des précontrainte.
Soit par exemple une
poutre en béton armé reposant sur deux appuis simples. Si on la soumet à une
charge, elle se déforme.
La section transversale,
au droit de l'application de la charge se trouve comprimée à la fibre supérieure
et tendue à la fibre inférieure.
Lorsque la charge est trop forte, des fissures
apparaissent à la partie inférieure de la poutre.
Supprimons dans cette
poutre l'armature de traction classique pour la remplacer par une gaine courbe
suivant la déformée de la poutre et contenant des câbles de précontrainte.
En tirant sur les câbles,
on comprime la poutre. Dans la section transversale, la fibre supérieure se trouve
tendue et la fibre inférieure comprimée.
Si l'on applique une charge au centre
de la poutre, la fibre inférieure va se tendre et la fibre supérieure se
comprimer.
Il est possible de
déterminer l'effort de précontrainte nécessaire pour que la poutre soit toujours
comprimée quelles que soient les charges appliquées.
Lors d'un chargement les
efforts de traction viennent alors en déduction des efforts de compression
créés par la précontrainte mais toutes les fibres restent comprimées.
En réalité, dans les
grosses poutres, il y a de nombreuses gaines. La disposition exacte de ces
câbles et leur nombre dépend de nombreux paramètres (dimensions et forme de la poutre,
charges à supporter, etc.).
Leur position relevée vers les extrémités est
destinée à améliorer la résistance à l'effort tranchant.
Nous avons décrit le principe de la
précontrainte en prenant une poutre comme exemple, mais tous les éléments de construction
peuvent être réalisés en béton précontraint.
En 1928, l'inventeur de la
précontrainte, Eugène FREYSSINET définissait ainsi la précontrainte : "Précontraindre
une construction, c'est la soumettre, avant l'application des charges, à des
forces additionnelles déterminant des contraintes telles que leur composition avec
celles qui proviennent des charges donne en tout point des résultantes
inférieures aux contraintes limites que la matière peut supporter indéfiniment
sans altération".